O esquema representa o ciclo do nitrogênio:

A chuva ácida interfere no ciclo do nitrogênio, principalmente, por proporcionar uma diminuição do pH do solo e da atmosfera, alterando a concentração dos compostos presentes nesse ciclo.

Disponível em: http://scienceprojectideasforkids.com. Acesso em: 6 ago. 2012 (adaptado).

Em um solo de menor pH, será favorecida a formação de:

A) N₂

B) NH₃

C) NH₄⁺

D) NO₂^–

E) NO₃

Resolução em Texto

📌 Matérias Necessárias para a Solução da Questão:

• Química Ambiental
• Ciclo do Nitrogênio
• Equilíbrio Químico e Princípio de Le Chatelier

📌 Nível da Questão:

• Médio

📌 Gabarito:

• Alternativa C (NH₄⁺)

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Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo

📌 Comando da Questão (Essencial):
“A chuva ácida interfere no ciclo do nitrogênio, principalmente por proporcionar uma diminuição do pH do solo e da atmosfera, alterando a concentração dos compostos presentes nesse ciclo. Em um solo de menor pH, será favorecida a formação de: (A) N₂; (B) NH₃; (C) NH₄⁺; (D) NO₂⁻; (E) NO₃⁻.”

O que o comando pede:
Descobrir qual espécie química do ciclo do nitrogênio é favorecida quando o pH do solo diminui (ou seja, quando há maior concentração de H⁺ disponível).

Palavras-Chave:

• “Chuvas ácidas”, “diminuição do pH”, “espécies do ciclo do nitrogênio”, “favorecida em meio ácido”.

Objetivo da Questão:
Identificar, dentre as espécies nitrogenadas do ciclo, qual é formada em maior quantidade em um meio ácido, ou seja, com alta concentração de íons H⁺.

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Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários

📌 Conceitos Teóricos Fundamentais:

• pH e Concentração de H⁺:
  Em meio ácido, a concentração de íons H⁺ se eleva, o que desloca equilíbrios químicos no sentido de consumir os íons H⁺.
• Equilíbrio Ácido-Base Relevante para a Amônia:
  Amônia (NH₃) reage com íons H⁺, formando o íon amônio (NH₄⁺):
  NH₃ + H⁺ → NH₄⁺.
  Em meio mais ácido, o aumento de H⁺ empurra esse equilíbrio no sentido de produzir NH₄⁺.
• Outras Espécies no Ciclo do Nitrogênio:
  • N₂ é o gás nitrogenado inerte e dificilmente é formado em meio ácido diretamente.
  • NO₂⁻ e NO₃⁻ são ânions, relacionados com formas oxidadas do nitrogênio, mas não estão diretamente ligadas ao simples ganho de H⁺.

Relação com o Problema:
Como o pH diminui e a concentração de H⁺ aumenta, a amônia (base fraca) tende a ser protonada, resultando na formação de NH₄⁺.

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Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto

📌 Contexto da Questão:

• A chuva ácida promove a redução do pH do solo.
• Isso altera as condições de equilíbrio químico no ciclo do nitrogênio.
• A questão é: qual espécie nitrogenada se forma em maior quantidade se há mais H⁺ disponível?

Frases-Chave do Enunciado:

• “diminuição do pH do solo”
• “alterando a concentração dos compostos presentes”

Interpretação:
Ao cair o pH, os íons H⁺ se tornam abundantes, deslocando equilíbrios no sentido de formar espécies que incluem H⁺ em sua composição.

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Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos

📌 Desenvolvendo Passo a Passo:

1. Impacto do pH Baixo:
   • pH menor significa maior concentração de H⁺.
2. Espécies Relacionadas:
   • NH₃ (amônia) pode se protonar para NH₄⁺ (íon amônio).
   • N₂ não depende diretamente de H⁺ para se formar.
   • NO₂⁻ (nitrito) e NO₃⁻ (nitrato) envolvem oxidação do nitrogênio, mas não ligação com H⁺.
3. Reação que Importa:
   • NH₃ + H⁺ → NH₄⁺
     Quando a concentração de H⁺ aumenta, esse equilíbrio se desloca para o lado do NH₄⁺.
4. Conclusão do Raciocínio:
   • Em meio ácido, a espécie favorecida é NH₄⁺, uma vez que a amônia recebe prótons para formar o íon amônio.

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Passo 5: Análise das Alternativas

📌 Alternativas:

• A) N₂
• B) NH₃
• C) NH₄⁺
• D) NO₂⁻
• E) NO₃⁻

✅ Alternativa Correta – C:

• Explicação: Em menor pH, a amônia (NH₃) pega íons H⁺ e forma NH₄⁺, sendo essa a espécie favorecida em meio ácido.

❌ Alternativas Incorretas:

• A) N₂: Não ocorre formação espontânea de N₂ em meio ácido.
• B) NH₃: Em meio ácido, a amônia é consumida para virar NH₄⁺.
• D) NO₂⁻ e E) NO₃⁻: Envolvem processos oxidativos e não são formados apenas pelo excesso de H⁺.

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Passo 6: Conclusão e Justificativa Final

📌 Resumo do Raciocínio:

• A chuva ácida aumenta a concentração de H⁺ no solo.
• A amônia (NH₃), em presença de H⁺, forma NH₄⁺.
• Logo, NH₄⁺ é a espécie favorecida em pH baixo.

✅ Reafirmação da Alternativa Correta:
A alternativa C (NH₄⁺) é a resposta correta, pois reflete a espécie nitrogenada prevalente em solos mais ácidos.

🔍 Resumo Final:
🔍 Portanto, em ambientes com pH reduzido, a formação do íon amônio (NH₄⁺) é favorecida, confirmando a alternativa C.